اخبار داخلی دانش و فناوری مواد زيستي در ابعاد نانو حس مي شوند

جام جم , پنجشنبه 18 اسفند 1384

مواد زيستي در ابعاد نانو حس مي شوند

نانوکريستال هاي نيمه هادي که در يک طول موج خاص تهييج مي شوند و تشعشع آنها با تغيير در اندازه ذرات و توزيع اندازه ذرات و ساختار نيمه هادي تغيير مي کند.

براي شناسايي کمي و کيفي ترکيبات و پارامترهاي بيولوژيکي روشهاي متفاوتي وجود دارند که در اين ميان سنسورهاي بيولوژيکي از جمله ابزاري هستند که در حال حاضر کاربردهاي گسترده اي پيدا کرده اند و به طور معمول براي تعقيب يک فرآيند بيولوژيکي يا شناسايي پارامتري که در محيط بيولوژيک وجود دارد، به کار مي روند.
يک سنسور بيولوژيک بايد توانايي داشته باشد که اطلاعات مورد نياز در ارتباط با ساختار ماده مورد نظر، غلظت ، تغييرات و... را از طريق ارسال علايمي مانند سيگنال هاي الکتريکي ، علايم نوري و... در اختيار متخصصان قرار دهد.
نانو حسگرهاي سولفيدروي نيز از جمله اين مواد هستند که در ابعاد نانو در تشخيص هاي پزشکي به کار مي روند و با کمک آنها تشخيص ارزان تر، آسان تر و دقيق خواهد شد. بدين ترتيب کاربرد جهان نانو در عرصه هاي مختلف گسترش يافته است.
امروزه به منظور اندازه گيري بسياري از عوامل ، از موارد راديواکتيو استفاده مي شود؛ اما باتوجه به معايب اين مواد از جمله نياز به افراد تعليم ديده ، رعايت نکات ايمني هنگام کار و دسترسي مداوم نداشتن به مواد، ميل به استفاده از مواد غيرراديواکتيو توسعه يافته است.
در اين روشها از ملکول هاي فلوئورسانس مانند فلورسين ، اتي ديوم ، کومارين و... استفاده مي شود. نکته قابل توجه وجود محدوديت هاي فيزيکي و شيميايي در کاربرد مواد رنگزاي آلي فلوئورسانس است.
يکي از اين محدوديت ها تفاوت در طول موجهاي تحريک مواد رنگزاي مختلف است ؛ به عنوان مثال در صورت نياز به استفاده از 2يا چند ماده رنگزا براي شناسايي ، به طول موجهاي تحريک متفاوت و در نتيجه چند منبع نوري نياز است که اين موضوع سبب افزايش قيمت و پيچيدگي کار با اين مواد مي شود.
مساله ديگر تخريب اين مواد رنگزا بر اثر تحريک هاي متوالي است که دچار تغيير از يک ماده رنگزاي فلوئورسانس به يک رنگزاي غيرفلوئورسانس و گاهي از دست دادن رنگ مي شود.
در نتيجه خواص ويژه اي را که براي کاربرد در سيستم هاي بيولوژيکي از آنها استفاده مي شود، از دست مي دهند. خصوصيات مناسب مواد رنگزا در تشخيص هاي بيولوژيکي شامل مواردي همچون حساسيت فلوئورسانس بالا براي تشخيص مقادير بسيار کم ، حلاليت در آب ، توانايي برقراري اتصال با ديگر مولکول ها، پايداري در شرايط سخت و دماي بالا و عدم تخريب به دنبال تحريک هاي متوالي مي شوند.
به گفته مهندس بهارک بهمني ، دانشجوي کارشناسي ارشد در دانشگاه اميرکبير، ماده رنگزاي آلي وجود ندارد که تمامي خصوصيات فوق را همزمان داشته باشد.
از اين رو نياز به مواد جديدي که بتوانند اين خواسته ها را برآورده کنند محسوس است.
بهمني نانوکريستال هاي نيمه هادي را از جمله موادي مي نامد که به صورت جدي مورد توجه محققان امر پزشکي قرار گرفته اند و مي افزايد: کاربرد اين دسته از مواد به دليل دقت بالا و نداشتن مشکلات مواد رنگزاي آلي ، روز به روز در حال افزايش است.

کريستال هايي که تشخيص مي دهند
به گفته بهمني ، نانوکريستال هاي نيمه هادي که در يک طول موج خاص تهييج مي شوند و تشعشع آنها با تغيير در اندازه ذرات و توزيع اندازه ذرات و ساختار نيمه هادي تغيير مي کند. با انجام يک سري عمليات تکميلي روي سطح اين ذرات ، امکان جذب اجزاي بيولوژيک به وجود مي آيد. با اندازه گيري تشعشع ماده نيمه هادي قبل و بعد از اتصال بجز بيولوژيکي ، اطلاعات مورد نياز قابل دستيابي هستند.
از جمله خصوصيات باارزش نانوذرات نيمه هادي در مقايسه با روشهاي کنوني حفظ کيفيت در درازمدت ، دقت بيشتر و سازگاري بهتر اين مواد با بدن هستند. بهمني در ادامه مي گويد: از جمله نانو کريستال هاي نيمه هادي مي توان به نانوذرات سولفيد روي (Zns)اشاره کرد.
اين ماده در فرآيند نشاندارسازي به ترکيبات ديگر اضافه مي شود و مي تواند براي تشخيص عناصر مختلف از جمله بيوتين ، کربوهيدارت ها و پروتئين ها استفاده شود؛ به عنوان مثال بررسي خواص نوري کمپلکس حاصل پس از اتصال با بيوتين مشخص کرد که با افزودن مقادير بسيار کم بيوتين ، شدت گسيل نانوذرات کاهش و با ادامه افزودن بيوتين ، روند کاهش ادامه مي يابد. با افزودن مقادير بيشتر بيوتين ، امکان کاهش شدت گسيل تا حدود صفر نيز وجود دارد. درواقع کمپلکس تشکيل شده با بيوتين مانند يک سنسور انتخابي عمل مي کند. با استفاده از اين روش مي توان ديگر اجزاي بيولوژيک را نيز شناسايي کرد.
در اين روش با اندازه گيري ميزان نور، غلظت ماده بادقت زياد تعيين مي شود. در اين روش با استفاده از روش هم رسوبي ، ابتدا نمک روي جداسازي و در راکتور ويژه اي مخلوط شده پس از تنظيم غلظت و انجام فرآيند جداسازي ، ذراتي به اندازه 6تا 30نانومتر به دست آمد و در نهايت نانوحسگر سولفيد روي براي تشخيص هاي پزشکي ساخته شد که با آن مي توان مواد زيستي موجود در خون يا ديگر سيال هاي بدن را با دقت و سهولت با ارزان ترين شيوه تشخيص داد.